【行为型模式三】职责链（责任链）模式

一、前情提要

我们已经使用状态模式实现了一个功能，让计算器类根据自身状态的变化，动态地调整价格。且客户端无需关注状态的变化，和对应的价格设置行为的变化，直接调用设置价格的方法即可。

在适配器模式](https://www.jianshu.com/p/f641a4e39dc4，我们在状态模式中定义的几种状态的基础上新增了一种状态SlightlyOldState，发现原有的状态类直接相互耦合，新增状态需要更改原有的状态类，需要进一步降低耦合度。

像这种要将客户端与处理者（各个状态类）分开，让客户端不需要了解是哪个处理者对事件进行处理，处理者也不需要知道处理的整个流程的需求，就可以使用职责链模式来实现。

二、职责链模式

职责链模式（Chain of Responsibility），使多个对象都有机会处理请求，从而避免了请求的发送者和接受者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有对象处理它为止，且链中的对象自己也并不知道链的结构。链中的对象仅需保持一个指向其后继者的抽象引用，而不需要保存具体引用和它所有后继接收者的引用，大大降低了耦合度。

角色

使用职责链模式价格设置的类图：

Handler（抽象处理者）：它定义了一个处理请求的接口，一般设计为抽象类，由于不同的具体处理者处理请求的方式不同，因此在其中定义了抽象请求处理方法。因为每一个处理者的下家还是一个处理者，因此在抽象处理者中定义了一个抽象处理者类型的对象，作为其对下家的引用。通过该引用，处理者可以连成一条链。

ConcreteHandler（具体处理者）：它是抽象处理者的子类，可以处理用户请求，在具体处理者类中实现了抽象处理者中定义的抽象请求处理方法，在处理请求之前需要进行判断，看是否有相应的处理权限，如果可以处理请求就处理它，否则将请求转发给后继者；在具体处理者中可以访问链中下一个对象，以便请求的转发。

三、使用职责链模式实现价格设置

需改造各个状态类

3.1 State抽象类

public abstract class State {
    State nextState; //维护一个下一状态的引用
    public void setNextState(State nextState) {
        this.nextState = nextState;
    }
    public abstract void setPrice(Calculator calculator, int basePrice);
}

3.2 具体状态类

如果自己处理不了，就交给下一状态类去处理，但不指定具体的下一状态是谁。

public class NewProductState extends State {
    @Override
    public void setPrice(Calculator calculator, int basePrice) {
        Date productionDate = calculator.getProductionDate();
        if (isNew(productionDate)) {
            calculator.setPrice(basePrice);
        } else {
            if (nextState != null) {
                nextState.setPrice(calculator,basePrice);
            }
        }
    }

    private boolean isNew(Date date) {
        Calendar calendar = Calendar.getInstance();
        calendar.setTime(date);
        calendar.add(Calendar.YEAR,1);
        Date dateCopy = calendar.getTime();
        return dateCopy.compareTo(new Date()) >= 0;
    }

}

public class OldProductState extends State {
    @Override
    public void setPrice(Calculator calculator, int basePrice) {
        Date productionDate = calculator.getProductionDate();
        if (isOld(productionDate)) {
            calculator.setPrice(basePrice/3);
        } else {
            if (nextState != null) {
                nextState.setPrice(calculator,basePrice);
            }
        }
    }

    private boolean isOld(Date date) {
        Calendar calendar = Calendar.getInstance();
        calendar.setTime(date);
        calendar.add(Calendar.YEAR,3);
        Date dateCopy = calendar.getTime();
        return dateCopy.compareTo(new Date()) >= 0;
    }

}

public class DeadProductState extends State {
    @Override
    public void setPrice(Calculator calculator, int basePrice) {
        if (isDead(calculator.getProductionDate())) {
            calculator.setPrice(basePrice / 10);
        } else {
            if (nextState != null) {
                nextState.setPrice(calculator,basePrice);
            }
        }
    }

    private boolean isDead(Date date) {
        Calendar calendar = Calendar.getInstance();
        calendar.setTime(date);
        calendar.add(Calendar.YEAR,5);
        Date dateCopy = calendar.getTime();
        return dateCopy.compareTo(new Date()) >= 0;
    }

}

使用了适配器模式的SlightlyOldState类也需改造

public class SlightlyOldState {
    private State nextState;
    public void setNextState(State nextState) {
        this.nextState = nextState;
    }
    public void changePrice(Calculator calculator, int basePrice) {
        Date productionDate = calculator.getProductionDate();
        if (isSlightlyOld(productionDate)) {
            calculator.setPrice(basePrice/2);
        } else {
            if (nextState!=null) {
                nextState.setPrice(calculator,basePrice);
            }
        }
    }

    private boolean isSlightlyOld(Date date) {
        Calendar calendar = Calendar.getInstance();
        calendar.setTime(date);
        calendar.add(Calendar.YEAR,2);
        Date dateCopy = calendar.getTime();
        return dateCopy.compareTo(new Date()) >= 0;
    }
}

适配器类SlightlyOldStateAdapter无需改造，计算器类无需在初始化时指定当前的状态了，而交由客户端来指定。

3.3 客户端

使用职责链模式来设置计算器的价格，在客户端来配置状态的变化流程

public class Client {
    /**
     * 使用职责链模式来设置计算器的价格，在客户端来配置状态的变化流程
     */
    public static void setPriceByResponsibility(Calculator calculator) {
        int basePrice = 10;
        State newState = new NewProductState();
        State slightlyOldState = new SlightlyOldStateAdapter();
        State oldState = new OldProductState();
        State deadState = new DeadProductState();
        newState.setNextState(slightlyOldState);//由客户端指定下一状态
        slightlyOldState.setNextState(oldState);
        oldState.setNextState(deadState);

        calculator.setState(newState);
        calculator.setPriceByState(basePrice);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Calculator calculator = new Calculator();
        Calendar productionDate = Calendar.getInstance();
        productionDate.add(Calendar.YEAR,-3);//设置生成日期为三年前
        productionDate.add(Calendar.HOUR,1);
        Date date = productionDate.getTime();
        calculator.setProductionDate(date);

        setPriceByResponsibility(calculator);
        System.out.println(calculator.getPrice());
    }
}

• 运行结果

3

使用职责链模式之后，状态的增加和删除更灵活了，不会影响其他的状态。客户端发出的设置价格的请求，随着职责链一路被各个具体状态对象接收并处理，无法处理的就交给下一个状态类，可保证请求最终能被某一对象处理。

四、总结

4.1 优点

• 对象仅需知道该请求会被处理即可，且链中的对象不需要知道链的结构，由客户端负责链的创建，降低了系统的耦合度

• 请求处理对象仅需维持一个指向其后继者的引用，而不需要维持它对所有的候选处理者的引用，可简化对象的相互连接

• 在给对象分派职责时，职责链可以给我们更多的灵活性，可以在运行时对该链进行动态的增删改，改变处理一个请求的职责

• 新增一个新的具体请求处理者时无须修改原有代码，只需要在客户端重新建链即可，符合 “开闭原则”

4.2 缺点

• 一个请求可能因职责链没有被正确配置而得不到处理

• 对于比较长的职责链，请求的处理可能涉及到多个处理对象，系统性能将受到一定影响，且不方便调试

• 可能因为职责链创建不当，造成循环调用，导致系统陷入死循环

五、职责链模式的应用

5.1 适用场景

• 有多个对象可以处理同一个请求，具体哪个对象处理该请求待运行时刻再确定，客户端只需将请求提交到链上，而无须关心请求的处理对象是谁以及它是如何处理的

• 在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求

• 可动态指定一组对象处理请求，客户端可以动态创建职责链来处理请求，还可以改变链中处理者之间的先后次序

5.2 典型应用

• Tomcat 过滤器中的责任链模式
  Servlet 过滤器是可用于 Servlet 编程的 Java 类，可以实现以下目的：在客户端的请求访问后端资源之前，拦截这些请求；在服务器的响应发送回客户端之前，处理这些响应。Servlet 定义了过滤器接口 Filter 和过滤器链接口 FilterChain 。
• Netty 中的 Pipeline 和 ChannelHandler 通过责任链设计模式来组织代码逻辑
• Spring Security 使用责任链模式，可以动态地添加或删除责任（处理 request 请求）
• Spring AOP 通过责任链模式来管理 Advisor
• Dubbo Filter 过滤器链也是用了责任链模式（链表），可以对方法调用做一些过滤处理，譬如超时(TimeoutFilter)，异常(ExceptionFilter)，Token(TokenFilter)等
• Mybatis 中的 Plugin 机制使用了责任链模式，配置各种官方或者自定义的 Plugin，与 Filter 类似，可以在执行 Sql 语句的时候做一些操作

参考